题目
5. 宇宙飞船相对于地面以速度 v 作匀速直线飞行,某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号,经过 Delta t (飞船上的钟) 时间后,被尾部的接收器收到,则由此可知飞船的固有长度为 ( c 表示真空中光速)A. c cdot Delta t B. v cdot Delta t C. (c cdot Delta t)/(sqrt(1 - (v/c)^2)) D. c cdot Delta t cdot sqrt(1 - (v/c)^2)
5. 宇宙飞船相对于地面以速度 $ v $ 作匀速直线飞行,某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号,经过 $\Delta t$ (飞船上的钟) 时间后,被尾部的接收器收到,则由此可知飞船的固有长度为 ( $ c $ 表示真空中光速)
A. $ c \cdot \Delta t $
B. $ v \cdot \Delta t $
C. $ \frac{c \cdot \Delta t}{\sqrt{1 - (v/c)^2}} $
D. $ c \cdot \Delta t \cdot \sqrt{1 - (v/c)^2} $
题目解答
答案
A. $ c \cdot \Delta t $
解析
本题考查狭义相对论中光速不变原理以及固有长度的概念。解题的关键在于明确在飞船这个惯性参考系中,光的传播速度为真空中的光速$c$,并且利用光传播的时间和速度来计算飞船的固有长度。
在飞船参考系中,光从飞船头部传播到尾部,光的传播速度为真空中的光速$c$(根据光速不变原理,在任何惯性参考系中,真空中的光速都为$c$),传播时间为$\Delta t$(飞船上的钟所记录的时间)。
根据长度的计算公式$L = v\times t$(其中$L$为长度,$v$为速度,$t$为时间),在本题中,光传播的距离就是飞船的固有长度$L_0$,光的速度$v = c$,传播时间$t=\Delta t$,则飞船的固有长度$L_0$为:
$L_0 = c\times\Delta t$